Характеристики Penicillium chrysogenum, таксономія, морфологія, середовище існування



Penicillium chrysogenum У виробництві пеніциліну найчастіше використовують види гриба. Вид знаходиться в межах роду Penicillium сімейства Aspergilliaceae Ascomycota.

Характеризується тим, що він є нитчастим грибом, з септированними гіфами. При вирощуванні в лабораторії їх колонії швидко зростають. Вони мають бархатисту до бавовняного вигляду і блакитно-зелену забарвлення.

Індекс

  • 1 Загальна характеристика
  • 2 Філогенія і таксономія
    • 2.1 Синонімія
    • 2.2 Сучасний опис
  • 3 Морфологія
  • 4 Хабітат
  • 5 Відтворення
    • 5.1 Безстатеве розмноження
    • 5.2 Статеве розмноження
  • 6 Культуральні медіа
  • 7 пеніцилін
  • 8 Посилання

Загальна характеристика

P. chrysogenum Це сапрофітний вид. Вона здатна розкладати органічну речовину для отримання простих сполук вуглецю, які вона використовує у своїх продуктах харчування.

Цей вид є повсюдним (його можна знайти де завгодно), і його часто зустрічають у закритих просторах, грунті або пов'язаних з рослинами. Воно також росте на хлібі, і його спори поширені в пилу.

Спори Росії P. chrysogenum вони можуть генерувати респіраторні алергії та шкірні реакції. Він також може виробляти різні типи токсинів, які впливають на людей.

Виробництво пеніциліну

Найбільш відомим використанням виду є виробництво пеніциліну. Цей антибіотик вперше був виявлений Олександром Флеміном в 1928 році, хоча він і визначив його в принципі P. rubrum.

Хоча є й інші види Росії Penicillium здатний виробляти пеніцилін, P. chrysogenum Це найпоширеніший. Його переважне застосування у фармацевтичній промисловості обумовлено його високою продукцією антибіотика.

Відтворення

Вони розмножуються асексуально через конідії (асексуальні спори), що відбуваються в конидиофорах. Вони прямостоячі і тонкостінні, з декількома фіалідами (клітини, що виробляють конідії).

Статеве розмноження відбувається через аскоспори (сексуальні спори). Вони виробляються в товстостінних асках (плодових тілах).

Аскоспори (сексуальні спори) виробляються в аскох (плодових тілах). Це клістотеціум (округлий) і їх склеротизовані стінки.

Виробництво вторинних метаболітів

Вторинними метаболітами є органічні сполуки, що утворюються живими речовинами, які безпосередньо не втручаються в їх метаболізм. У разі грибів ці сполуки допомагають їх ідентифікувати. 

P. chrysogenum характеризується виробництвом рокфортіна C, мелеагріна і пеніциліну. Ця комбінація сполук полегшує їх ідентифікацію в лабораторії. Крім того, гриб виробляє інші кольорові вторинні метаболіти. Ксантоксиліни є причиною жовтого кольору типового ексудату виду.

З іншого боку, він може продукувати афлатоксини, які є мікотоксинами, шкідливими для людини. Ці токсини атакують систему печінки і можуть призвести до цирозу і раку печінки. Спори гриба забруднюють різні продукти, які при попаданні в організм можуть викликати цю патологію.

Харчування

Вид сапрофітний. Він має здатність виробляти травні ферменти, які вивільняються на органічну речовину. Ці ферменти деградують субстрат, розщеплюючи складні сполуки вуглецю.

Згодом найпростіші сполуки вивільняються і можуть поглинатися гіфами. Поживні речовини, які не споживаються, накопичуються як глікоген.

Філогенез і таксономія

P. chrysogenum був вперше описаний Чарлем Томом у 1910 році. У виду є синонімія (різні назви для одного і того ж виду)..

Синонімія

Флемінг в 1929 р. Ідентифікував пенициллин-продукують види як P. rubrum, через наявність червоної колонії. Згодом вид був призначений під назвою P. notatum.

У 1949 році це повідомили мікологи Рапер і Том P. notatum є синонімом P. chrysogenum. У 1975 році було зроблено огляд групи споріднених видів P. chrysogenum чотирнадцять синонімів були запропоновані для цього імені.

Велика кількість синонімів для цього виду пов'язана з труднощами встановлення діагностичних ознак. Було зрозуміло, що зміни в культуральному середовищі впливають на деякі характеристики. Це призвело до помилкових ідентифікацій таксона.

Цікаво відзначити, що за пріоритетним принципом (перше ім'я опубліковано) назва найстарішого таксона є P. griseoroseum, Опубліковано в 1901 році, P. chrysogenum вона залишається як назва, що зберігається для широкого використання.

В даний час найбільш точними ознаками для ідентифікації виду є виробництво вторинних метаболітів. Наявність рокфортіна C, пеніциліну і мелеагрина, гарантує правильну ідентифікацію.

Поточний опис

P. chrysogenum обмежений розділом Chrysogena роду Penicillium. Цей рід розташований в сім'ї Aspergilliaceae з порядку Eurotiales de los Ascomycota.

Секція Хризогена характеризується наявністю тервертікалідоса і чотирьох вертикальних конідіофорів. Фіаліди невеликі, а колонії загалом бархатисті. Види цієї групи толерантні до солоності і майже всі виробляють пеніцилін.

За розділом було зареєстровано 13 видів P. chrysogenum тип виду. Цей розділ є монофілетичною групою і є братом розділу Рокфорторум.

Морфологія

Цей гриб представляє міцелій ниткоподібний. Гіфи є септированними, що характерно для Ascomycota.

Конидиофоры являють собою тервертиладоси (з рясними розгалуженнями). Це тонкі і гладкі стінки, розміром 250-500 мкм.

Металузи (гілки конідіофору) мають гладкі стінки, а фіаліди ампулоформні (пляшкоподібні), часто з товстими стінками..

Конідії мають глибину до еліптичної, 2,5 - 3,5 мкм в діаметрі і гладкі стінки при спостереженні за допомогою оптичного мікроскопа. У скануючому електронному мікроскопі стіни туберкульовані.

Хабітат

P. chrysogenum Це космополітичний. Виявлено, що вид росте як в морських водах, так і в грунті природних лісів в помірних або тропічних зонах.

Це мезофільний вид, який може рости від 5 до 37 ° С, з оптимальним при 23 ° С. Крім того, він є ксерофільним, тому він може розвиватися в сухих середовищах. З іншого боку, вона толерантна до солоності.

Завдяки здатності рости в різноманітних умовах навколишнього середовища, часто зустрічається в інтер'єрах. Він був знайдений в системах кондиціонування повітря, холодильниках і туалетах, серед інших.

Часто це грибок, як збудник фруктових дерев, таких як персики, інжир, цитрусові та гуава. Крім того, він може забруднювати зернові та м'ясо. Він також росте на оброблених харчових продуктах, як хліб і крекери.

Відтворення

В P. chrysogenum є переважання безстатевого розмноження. У більш ніж 100-річному дослідженні грибка до 2013 року статеве розмноження у виду не було доведено.

Безстатеве розмноження

Це відбувається через виробництво конідій у конидиофорах. Формування конідій пов'язане з диференціацією спеціалізованих репродуктивних клітин (фіалідів).

Продукція конідій починається тоді, коли вегетативна гіфа зупиняє свій ріст і формує перегородку. Потім ця ділянка починає набухати і утворюється ряд гілок. Апікальна клітина гілок відрізняється фіалідом, який починає ділитися мітозом, щоб дати початок конідій.

Конідії переважно розсіюються вітром. Коли конідіоспори досягають сприятливого середовища, вони проростають і дають початок вегетативному тілу гриба..

Статеве розмноження

Вивчення статевої фази в Росії P. chrysogenum Це було нелегко, оскільки культуральні середовища, що використовуються в лабораторії, не сприяють розвитку сексуальних структур.

У 2013 році німецький міколог Юлія Бьом і співавтори зуміли стимулювати статеве розмноження у виду. Для цього вони розмістили дві різні раси на агарі в поєднанні з вівсяною крупою. Капсули піддавали темряві при температурі від 15 ° С до 27 ° С.

Після часу інкубації між п'ятьма тижнями і трьома місяцями спостерігалося утворення клістоцеци (замкнуті округлі аскоми). Ці структури формувалися в зоні контакту між двома расами.

Цей експеримент показав, що в P. chrysogenum статеве розмноження є гетероальним. Необхідно виробляти аскогоній (жіночу структуру) і антеридіум (чоловічу структуру) двох різних рас.

Після утворення аскогонію і антеридиума цитоплазми (плазмогамія) і потім ядра (каріогамія) зливаються. Ця клітина потрапляє в мейоз і породжує аскоспори (сексуальні спори).

Культуральні середовища

Колонії в культуральних середовищах ростуть дуже швидко. Вони виглядають бархатисто до бавовняних, з білим міцелієм на полях. Колонії синювато-зелені і дають насичений, яскраво-жовтий ексудат. 

Фруктові аромати присутні в колоніях, подібних ананасам. Однак у деяких порід запах не дуже помітний.

Пеніцилін

Пеніцилін - перший антибіотик, який успішно застосовується в медицині. Це було виявлено випадково шведським мікологом Олександром Флеміном у 1928 році.

Дослідник проводив експеримент з бактеріями роду Стафілокок і культуральне середовище було забруднене грибком. Флемінг відзначив, що на місці, де розвинувся грибок, бактерії не ростуть.

Пеніциліни є бета-лактамними антибіотиками, а ті природного походження класифікуються за кількома типами за своїм хімічним складом. Вони діють головним чином на грампозитивні бактерії, які атакують її клітинну стінку і складаються в основному з пептидоглікану.

Є кілька видів Penicillium здатні виробляти пеніцилін, але P. chrysogenum Це той з найвищою продуктивністю. Перший комерційний пеніцилін був вироблений в 1941 році, і вже в 1943 році його можна було виробляти у великих масштабах.

Природні пеніциліни не ефективні проти деяких бактерій, які продукують фермент пеніциліну. Цей фермент має здатність руйнувати хімічну структуру пеніциліну і неактивних.

Однак, було можливо виробляти напівсинтетичні пеніциліни, змінюючи склад бульйону, де Penicillium. Вони мають ту перевагу, що вони є резистентними до пеніциліну, тому є більш ефективними проти деяких патогенів.

Список літератури

  1. Böhm J, B Hoff, C O'Gorman, S Wolfer, V Klix, D Binger, I Zadra, H Kürnsteiner, S Pöggoler, P Dyer та U Kück (2013) Статеве розмноження та розвиток опосередкованого типу спарювання в пеніциліні Грибок, що виробляє Penicillium chrysogenum. PNAS 110: 1476-1481.
  2. Houbraken і Р. Самсон (2011) Філогенез Penicillium і сегрегація Trichocomaceae на три сім'ї. Дослідження з мікології 70: 1-51.
  3. Хенк Д.А., CE Eagle, К. Браун, М.А. Ван ден Берг, П.С. Дайер, С.В. Петерсон і М.К. Фішер (2011) Специфіка, незважаючи на глобально перекриваються розподіли в Penicillium chrysogenum: популяційна генетика щасливого гриба Олександра Флемінга. Molecular Ecology 20: 4288-4301.
  4. Kozakiewicz Z, JC Frisvad, DL Hawksworth, JI Пітт, Р. А. Самсон, А. К. Столк (1992) Пропозиції щодо nomina specifica conservanda in rejicienda Aspergillus і Penicillium (Гриби). Таксон 41: 109-113.
  5. Ledermann W (2006) Історія розвитку пеніциліну та його виготовлення в Чилі. Rev. Chil. Заражає. 23: 172-176.
  6. Roncal, T and U Ugalde (2003) Penicillium. Дослідження в галузі мікробіології. 154: 539-546.